新校區工程弱電系統設計
——以江蘇廣播電視大學武進學院為例

王 濤 (江蘇廣播電視大學武進學院,江蘇常州21 31 49)

隨著政府對教育投入的增加,很多地方的不少學校得到了異地重建的機會。這些建設工程的甲方通常就是學校本身或者是學校的上級教育主管部門。無論是誰,總的來講,甲方都是相對缺乏建設經驗的非專業人士,因此在整個建設過程中,都有不少的教訓。在這些教訓的基礎上也總結出了很多寶貴的經驗。作為工程的重要組成部分的弱電系統,同樣如此。

過去的一年多時間,作為甲方的弱電系統總負責人,筆者全過程參與了江蘇廣播電視大學武進學院新校區的建設。下面,筆者就新校區建設工程的弱電系統部分的設計進行總結。

1 綜合布線系統

綜合布線系統是弱電系統的基礎,也是施工量最大的單元,其設計好壞直接影響到后期弱電應用系統的實現和可靠性。綜合布線系統的設計是基于各弱電應用子系統的需求的,同時兼顧建筑分布、房屋結構、道路綠化等因素,大致可分為戶外系統和室內系統2大部分。

1.1 戶外系統

戶外系統主要指信號主干的設計,包括傳輸介質和管網。

1)傳輸介質 傳輸介質的選擇,考慮到光傳輸技術的靈活性以及施工難度相對低的特點,建議能轉換成光信號傳輸的信號都用光纖傳輸 (傳統上使用同軸電纜傳輸的有線電視主干信號也可轉換成光信號后通過光纖傳輸)。結合考慮傳輸鏈路的長度,統一使用單模光纜或多模光纜,不建議混用單模光纜和多模光纜,這會嚴重影響日后應用的靈活性,因為只有相同模式的光纖才可以直接通過光纖跳線進行跳接。在光纜芯數的選擇上,通常按照1∶2原則,如某段主干目前實際需求12芯光纜,則設計時應選用24芯光纜。

2)管網 管網是非常要緊的環節,需要考慮的因素很多。①管道數量和管徑設計都應參照1∶2原則,在有條件的情況下,管路的設計盡量保證功能的單一性,減少共用管。另外,應考慮不同單位的管路要盡量獨立,如電信、移動、聯通3家運營商都要進場做信號分布,都會有光纜進場,此時各家都希望有各自獨立的管路,甲方通常不會允許運營商自行挖溝排管,而是在現有管網中分配一些給他們使用,因此一開始的設計就應將這樣的情形考慮進去。②管材的選擇因地段而定。普通路段可以使用UPVC管或HDPE梅花管,穿越行車道路且無法深埋的路段應采用KBG鋼管。③管路的走向應盡量橫平豎直,發生方向變化的位置必須設置弱電井?？紤]到施工和盤放冗余線路的需要,單進多出的手孔井的尺寸通常是600mm×600mm;多進多出的手孔井的尺寸通常是600mm×900mm,對于管路特別復雜的弱電井需要設置尺寸更大的手孔井甚至是人孔井。手孔井通常埋深較淺,但還是應低于600mm。井底應有排水管通往附近的雨水井,因此,要求土建在設計排水系統時雨水井的井底標高應明顯低于弱電井的井底標高,否則弱電井就會長期泡水。另外,相鄰井的間距不應大于60m,因為,穿線器通常只有100m。④考慮到弱電系統的鏈路冗余,弱電管網要存在1～2條環通路徑。

1.2 室內系統

室內系統主要指樓宇內的綜合布線設計,包括弱電橋架、弱電井、弱電間、樓宇主干、樓層及房間內的布線設計。按照GB50311-2007的安裝工藝要求[1-3],樓宇中的綜合布線系統應該是工作區子系統通過水平子系統進入本層的管理間 (電信間)子系統,然后通過垂直干線子系統進入樓宇主設備間 (進線間)最后接入戶外干線。但是實際設計中,為了日后施工和維護的方便,也為了節約成本,通常不會在樓宇的每一層都設置管理間,而是盡可能地多層合用一個管理間,最好能1棟樓只用1個管理間即主設備間,這樣無論是配線還是供電都很方便?！熬唧w設置幾個管理間”的依據是 “保證每個信息點到管理間的距離在雙絞線的有效傳輸距離內”,對基于超五類非屏蔽雙絞線的百兆以太網,通常的設計是保證圖紙上的測量距離小于90m。

室內系統中一個很重要的環節是橋架。橋架在布線工程中使用非常廣泛,橋架的設計尺寸也應至少參照1∶2原則。在實踐中筆者就碰到了這樣的尷尬:教學樓每層的水平橋架設計時是100mm×100mm的,起初沒有遇到問題,布線完工后,橋架內大概還有30%的空間。但是后來,3家電信運營商要來做無線信號室內分布。按理應該讓3家自己安裝橋架,但會影響美觀,校方不同意,于是就要借用現有的橋架。而3家運營商的施工方案都要求在水平橋架中布放直徑約30mm的饋線,一下子就把橋架撐滿了,有些部位甚至連橋架蓋版都蓋不上。

2 計算機網絡系統

計算機網絡是弱電系統中的核心應用,目前主要指的就是IP網絡。這個網絡的設計可以借助廠家的力量——可以找幾個主流品牌的廠家過來給校區做方案設計,然后在此基礎上進行評估、取舍和修改完善。通常,廠家都會很樂意出謀劃策,但是要注意一點,廠家做的方案往往會十分強調網絡的健壯性和先進性,因為這2點的支持需要增加設備投入,這是廠家的興趣。甲方在方案評估時,應該對以下幾種建議進行科學取舍。

2.1 雙中心

“雙中心”是指網絡數據中心的冗余。多數學校應該沒有必要建 “雙中心”,除非校園面積非常大,而且資金充裕,那么可以考慮。如果真的要建雙中心,那么2個數據中心在地理位置、供電、外圍線路等方面都應該相互獨立,否則意義不大。

2.2 雙核心

“雙核心”是指核心交換機的冗余。雙核心又有2種形式,一種是有2臺核心交換機,另一種是在一臺核心交換機上配置2套引擎及 “引擎備份”。很顯然,前一種形式可以實現 “引擎備份”,還可以實現 “端口備份”?！半p核心”直接提升了交換網絡的健壯性和可維護性。至于采用哪種形式,主要還是取決于資金狀況。

2.3 雙鏈路

“雙鏈路”是指傳輸鏈路的冗余。傳輸鏈路的冗余主要是通過環路來實現。同一物理通道上的線纜備份,意義不大。筆者建議,主干網絡中至少應該設計有一個環路。

2.4 雙電源

“雙電源”是指設備電源的冗余。從以往的經驗來看,只有集中在網絡數據中心的設備才有必要配置冗余電源。

2.5 雙供電

“雙供電”是指房間供電線路的冗余。這里的兩路供電不是指一路市電、一路UPS,而是指房間內有兩路獨立的市電,每路市電還配有獨立的UPS。這樣的配置對多數學校來講都過于夸張,而且,前提是設備采用了 “雙電源”,否則就沒有意義了。

2.6 WLAN覆蓋

目前看來,無線的應用勢不可擋,所以新建學校還是應該考慮WLAN的覆蓋的。目前802.11n的實施成本還較802.11g高出不少,因此建議在信息點位上可以按照802.11n來設計,實際的設備投入可以分階段實施。

3 網絡數據中心系統

網絡數據中心是技術要求最高的系統。正常情況下,網絡數據中心的設備會不斷增加,因此設計時,在房間面積、機柜數量、供電能力、空調功率等方面應留足余量。

在給網絡數據中心選址的過程中,有一個容易忽視的要素—— “樓板承重”。普通房間的承重基本是在300kg/m2,而網絡數據中心所在房間的承重至少要達到600kg/m2,有條件的應達到1000kg/m2。如果實在達不到的,應采取 “設置支撐架”等措施分散承重。因為網絡數據中心機柜中的設備通常都是密集存放,一個42U的標準機柜在塞滿服務器后,往往重達250～300kg,而所占面積卻僅有0.5m2左右。除此以外UPS的電池柜是另一個重型設備,一般不建議堆放超過4層。

網絡數據中心中的多數環節建議參照GB50174-2008設計,但是在空調系統的選擇上,對多數學校而言,沒必要選擇價格昂貴的精密空調。另外,要強調的一點是,網絡數據中心一定要設計單獨的接地銅排。

4 技防系統

4.1 監控子系統

現在的監控系統有 “傳統方案” (采用 “模擬攝像機+數字錄像機”的方案)和 “全數字方案”(“網絡攝像機+存貯”的方案)2種。后者雖然被炒得很熱,但卻存在明顯的劣勢。①“全數字方案”的信號傳輸完全依賴網絡,需要占用相當大的帶寬。經測試,單個CIF(352×288)畫質的網絡攝像頭,在畫面變化小于50%時的流量大約為100kbps,如果畫面變化大于50%,流量甚至超過500kbps。②“全數字方案”雖然在攝像機的布放上非常靈活 (原理上只要有網絡數據點的地方就能布置 “網絡攝像機”),但是供電是個問題?？v然很多產品支持POE供電,但實施成本也要比傳統方式高不少。③同等價位的網絡攝像機在畫面素質上遠不如模擬攝像機。目前主流的千元以內的攝像機普遍可以達到D1(704×576)的畫質,而這個價位上多數網絡攝像機只能達到CIF的畫質。④戶外使用時,網絡攝像機的穩定性普遍不如模擬攝像。這主要是因為網絡攝像機包含的電子元器件要比模擬攝像復雜很多,導致對環境要求相對苛刻。因此,至少到目前為止,“全數字方案”火候未到。

監控系統中還有一個重要的組成部分是電視監控墻。這應該是一個非常有用的設備,其方便性顯而易見,但問題是,實際的使用率往往很低。經調查,大多數的單位在監控系統建好后的半年甚至更短的時間內,會經常去看看電視墻,但很快就會失去興趣。對多數單位而言,監控系統的存在,主要用處不在于抓捕實時事件,而是在事件發生后可以調看錄像。因此,從實用的角度來講,做電視墻是很浪費的行為——畢竟用1～2臺電腦,配幾個顯示器就完全可以實現它的功能了。

此外,監控子系統在設計時,還要注意戶外的攝像機的避雷、防潮和植物等問題。其中植物的問題主要表現在藤蔓類植物的攀爬以及喬木樹冠的遮擋。

4.2 周界子系統

現在周界的方案主要是 “紅外對射”和 “電子圍欄”?！凹t外對射”是比較老的技術,優點是成本較低,缺點是誤報率高,因此通常要配合監控攝像機使用。目前,“電子圍欄”的主流是脈沖電子圍欄,相對 “紅外對射”有誤報率低的優點,但成本相對高些。

綜合考慮,建議在監控能照顧到的部位可以采用 “紅外對射”,其他需要布防的區域可以考慮 “電子圍欄”,畢竟外觀上有一定的震懾作用。此外,周界子系統在設計時,戶外的設備設施同樣需要注意避雷、防潮和植物遮擋等問題。

4.3 巡更子系統

巡更子系統是技防系統中實施最方便的,成本也相對很低。巡更點的設置也很靈活,增減都很方便,只要選擇一個可靠的品牌,基本沒什么要擔心的。

5 公共廣播系統

公共廣播系統通常包括4部分:教室廣播、鈴聲廣播、操場廣播和戶外背景音樂。大體有3種方案:“傳統定壓廣播”、“純數字IP廣播”和 “FSK可尋址廣播”?！皞鹘y定壓廣播”技術成熟,成本較低,可集中供電,但功能單一,不能實現靈活分區,無法實現集中控制?！凹償底諭P廣播”,技術先進,控制靈活,但過度依賴IP網絡,而且成本太高,還很難實現集中供電?！癋SK可尋址廣播”,基于射頻信號傳輸,可集中控制,可靈活分區,也可實現區域集中供電,成本較 “純數字IP廣播”低不少。

對公共廣播系統而言,“集中供電”是很重要的。如果沒有集中供電,一旦停電了,聽力考試該如何進行?如果是集中供電,就只要將功放等設備接上UPS就可以了。因此,筆者推薦采用 “FSK可尋址廣播”方案。

6 有線電視系統

學校的有線電視系統的主要目的是廣播自辦節目。傳統的方案是:首先,信號源經調制器轉為射頻信號;然后,各路信號進入無源混頻器進行多路混合;接下來,通過有源干線放大器進入主干傳入;最后通過分支分配器接終端電視機。筆者僅就樓宇間主干信號的遠距離傳輸給出一個建議:使用光纖進行主干傳輸,成本并不比傳統的粗纜方案高,但是靈活很多。

[1]陶新林.弱電工程布線設計與施工所需注意的幾個問題[J].智能建筑與城市信息,2010(12):80-82.

[2]丁峰.校園弱電系統中管道的設計和施工 [J].網絡與信息,2010(12):46-47.

[3]張洪忠.校園弱電系統建設的基本策略[J].中國現代教育裝備,2010(8):27-29.